JP2008151964A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロール部材の変形に起因して生ずる画像の不具合を抑制することのできる定着装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着装置は、定着ベルト６１０を備える定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に圧接配置された加圧ロール６２とで構成され、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２との間にニップ部Ｎを形成している。ニップ部Ｎは、加圧ロール６２と定着ロール６１１との間に形成されるロールニップ部Ｎ１と、加圧ロール６２と剥離パッド６４との間に形成される剥離パッドニップ部Ｎ２とから成り、剥離パッドニップ部Ｎ２の長さが、ロールニップ部Ｎ１より長く設定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられる定着装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置において、記録用紙等の記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着装置として、特許文献１に開示のごとき定着装置が知られている。
特許文献１に開示の定着器は、２つの定着ローラ間に用紙を通してその用紙の画像形成面上に転写したトナー画像を定着する電子写真装置の定着器において、定着ローラのうち、用紙の画像形成面と対向する画像面対向定着ローラを、芯金の外周に弾性層を設けて構成する一方、ヒータを有するテンションローラをその画像面対向定着ローラの用紙搬送方向上流位置に設け、そのテンションローラと画像面対向定着ローラとの間に定着ベルトを掛け渡してなる。

また、定着ベルトを用いる定着装置において、定着ベルトからの記録媒体の剥離を促進させる構成も提案されている（たとえば特許文献２参照）。
特許文献２に開示の構成は、定着ローラと、加熱ローラと、両ローラに張架された定着ベルトと、該ベルトの外周面に接触して定着ベルトとの間でニップを形成する加圧ローラを備えたベルト定着装置において、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラによって形成されるニップの出口分離部に対応した位置であって定着ベルトの内側に、出口分離部面を曲率の大きな形状部とした固定部材を備えるものである。

特開平３−１３３８７１号公報 特開２００３−５５６６号公報

ここで、表面に弾性層を有するロール部材で記録媒体を加圧して定着作用を行う定着装置では、加圧による弾性層の変形によって記録媒体上の画像に不具合を生じさせることのない構成が望まれる。

本発明は、ロール部材の変形に起因して生ずる画像の不具合を抑制することのできる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明に係る定着装置は、記録媒体上に転写されたトナー像を記録媒体上に定着する定着装置であって、周回して定着作用を行う定着ベルト部材と、定着ベルト部材を張架する定着ロール部材と、定着ロール部材に隣接して設けられ定着ベルト部材の曲率を変化させて定着ベルト部材から記録媒体を剥離させる剥離部材と、表面に弾性層を有し定着ベルト部材を定着ロール部材と剥離部材とに押圧して定着ベルト部材との間に加圧域を形成する加圧ロール部材と、定着ベルト部材を周回駆動する周回駆動手段と、を備え、加圧域は、定着ロール部材によって形成される第１の加圧域と、剥離部材によって形成される第２の加圧域とから成り、第２の加圧域の定着ベルト部材の移動方向における長さは、第１の加圧域の定着ベルト部材の移動方向における長さ以上に設定されていることを特徴とする。

ここで、周回駆動手段は定着ロール部材を回転駆動し、定着ロール部材の表面の摩擦係数は、剥離部材の加圧域を形成する部位の表面の摩擦係数より大きく設定されていることを特徴とすることができる。
また、周回駆動手段は定着ロール部材を回転駆動し、定着ロール部材によって形成される第１の加圧域の総荷重は、剥離部材によって形成される第２の加圧域の総荷重より大きく設定されていることを特徴とすることができる。
さらに、周回駆動手段は、加圧ロール部材を回転駆動することを特徴とすることができる。

本発明の画像形成装置は、記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、記録媒体上に転写されたトナー像を記録媒体上に定着する定着装置と、定着装置によってトナー像が定着された記録媒体を表裏反転させてトナー像形成手段に再度供給する反転供給機構と、を備えて構成され、定着装置は、周回して定着作用を行う定着ベルト部材と、定着ベルト部材を張架する定着ロール部材と、定着ロール部材に隣接して設けられ定着ベルト部材の曲率を変化させて定着ベルト部材から記録媒体を剥離させる剥離部材と、表面に弾性層を有し定着ベルト部材を定着ロール部材と剥離部材とに押圧して定着ベルト部材との間に加圧域を形成する加圧ロール部材と、定着ベルト部材を周回駆動する周回駆動手段と、を備え、加圧域は、定着ロール部材によって形成される第１の加圧域と、剥離部材によって形成される第２の加圧域とから成り、第２の加圧域の定着ベルト部材の移動方向における長さは、第１の加圧域の定着ベルト部材の移動方向における長さ以上に設定されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、加圧ロール部材の定着ロール部材による変形を小さくでき、記録媒体の加圧ロール部材と接する面に形成された画像に生ずる不具合を抑制することができる。
請求項２の発明によれば、定着ロール部材から定着ベルト部材に大きな駆動力を伝達して定着ベルト部材を安定的に周回駆動することができる。
請求項３の発明によれば、定着ロール部材によって定着ベルト部材を大きな駆動力で周回駆動することができ、定着ベルト部材を安定的に周回駆動することができる。
請求項４の発明によれば、加圧域全域に接する加圧ロール部材によって定着ベルト部材を安定的に周回駆動することができる。
請求項５の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、定着装置における加圧ロール部材の定着ロール部材による変形を小さくでき、記録媒体の表裏両面に画像形成する場合にも、記録媒体の加圧ロール部材と接する面に形成された画像に生ずる不具合を抑制することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態を適用した画像形成装置１の概略構成図である。
画像形成装置１は、いわゆるタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像を形成する複数の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋと、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次重畳して転写（一次転写）させる一次転写部１０とを備えている。また、画像形成装置１は、中間転写ベルト１５上に転写されたトナー画像を記録媒体としての記録用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０と、二次転写された画像を記録用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０とを備えている。さらに、画像形成装置１は、記録用紙搬送機構５０と、上記各装置（各部）の動作を制御する図示しない制御部とを有している。
本実施の形態では、上記画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ、中間転写ベルト１５、二次転写部２０等が、本発明におけるトナー像形成手段を構成しているものである。
なお、本発明は、このようなタンデム型のカラー画像形成装置に限るものではなく、回転式現像装置を用いたカラーの画像形成装置や、モノクロの複写機等に適用しても良いものである。

各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、図中画像形成ユニット１Ｙに代表して示すように、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１を備えている。感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２と、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）と、各色成分トナーを収容して感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４とが配設されている。さらに、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６と、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７とが配設されている。これらの画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に、略直線状に配置されている。

中間転写ベルト１５は、各種ロールによって各感光体ドラム１１の配列方向に沿って略直線状に延びる経路を有して張架され、図１に示す矢印Ｂ方向に所定の速度で循環（周回）駆動されるようになっている。
一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向配置された一次転写ロール１６によって構成されている。一次転写ロール１６は感光体ドラム１１に中間転写ベルト１５を圧接させるようになっている。また、一次転写ロール１６にはトナーの帯電極性と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像を中間転写ベルト１５に順次静電吸引し、中間転写ベルト１５上にトナー像を重畳形成する。

二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像形成面側に配置される二次転写ロール２２と、中間転写ベルト１５を挟んでこの二次転写ロール２２に対向配置されたバックアップロール２５とによって構成されている。
バックアップロール２５には二次転写バイアスが印加されると共に、二次転写ロール２２は接地されており、バックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成されるようになっている。そして、中間転写ベルト１５が支持したトナー像を、搬送供給される記録用紙Ｐ上に二次転写する。

また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が設けられている。

記録用紙搬送機構５０は、記録用紙Ｐを収容する記録用紙トレイ５１から、記録用紙Ｐを二次転写部２０へと搬送すると共に、二次転写部２０でトナー像が転写（二次転写）された記録用紙Ｐを定着装置６０に搬送する記録用紙搬送経路５２を備えている。
また、本実施の形態では、定着装置６０の下流側から、記録用紙Ｐを表裏反転させて二次転写部の上流側の記録用紙搬送経路５２に再度供給する反転供給機構としての反転供給経路５３を備えている。これにより、表側に画像形成された記録用紙Ｐを表裏反転させて、裏面側にも画像形成することができる（記録媒体の両面に画像形成できる）ようになっているものである。

そして、画像形成装置１は、図示しない制御部によって制御され、下記のようにして画像形成を行う。
すなわち、図示しない画像読取装置や図示しないパーソナルコンピュータ等から出力される画像データに基づいて、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋのそれぞれの感光体ドラム１１上にそれぞれの色のトナー像を形成する。各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにおけるトナー像の形成は、帯電器１２によって帯電された感光体ドラム１１上をレーザ露光器１３で走査露光して静電潜像を形成し、その静電潜像を現像器１４によって現像してトナー像を形成することによって行われる。

ついで、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの感光体ドラム１１上に形成したトナー像を、各一次転写部１０において中間転写ベルト１５上に重ね合わせて転写し、二次転写部２０において記録用紙搬送機構５０によって搬送される記録用紙Ｐ上に一括して静電転写する。
その後、トナー像が転写された記録用紙Ｐを、記録用紙搬送機構５０によって定着装置６０に搬送し、定着装置６０によって熱および圧力によってトナー像を記録用紙Ｐ上に定着させ、図示しない排紙載置部に排出するものである。
また、図示しない操作部や入力装置を介した制御部への指令によって、定着装置６０を経て表面側に画像形成された記録用紙Ｐに対して、裏面側にも画像形成を行って定着装置６０によって定着して図示しない排紙載置部に排出するものである。

つぎに、本発明の実施の形態である定着装置６０について詳細に説明する。
図２は定着装置６０の概略構成を示す断面図、図３はニップ部Ｎ近傍の拡大断面図である。
定着装置６０は、定着ベルト部材としての定着ベルト６１０を備える定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に圧接配置された加圧ロール部材としての加圧ロール６２とで構成されている。そして、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２との間に、記録用紙Ｐを加圧・加熱してトナー像を定着させる加圧域としてのニップ部Ｎを形成している。
ニップ部Ｎは、第１の加圧域としてのロールニップ部Ｎ１と、このロールニップ部Ｎ１と連続する第２の加圧域としての剥離パッドニップ部Ｎ２とから成る。詳しくは後述するが、ロールニップ部Ｎ１は加圧ロール６２と定着ロール６１１との間に形成され、剥離パッドニップ部Ｎ２は加圧ロール６２と剥離パッド６４との間に形成される。
ニップ部Ｎの、記録用紙Ｐの移動方向下流側（図中右側）には、排紙ガイド７０が配設されている。排紙ガイド７０の下流側には、上下の通路板６５Ｕ，６５Ｌが所定間隔で配設されて成る排紙通路６５が接続され、そのさらに下流側に排紙ロール６６が配設されている。

定着ベルトモジュール６１は、定着ベルト部材としての定着ベルト６１０と、この定着ベルト６１０を張架しながら回転駆動する定着ロール部材としての定着ロール６１１と、内側から定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１２とを備えている。また、定着ベルト６１０の外側に配設されてその周回経路を規定する張架ロール６１３と、定着ロール６１１と張架ロール６１２との間の定着ベルト６１０の外側に配設されて定着ベルト６１０の経路を規定する張架ロール６１４とを備えている。さらに、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接する領域であるニップ部Ｎ内の下流側の、定着ロール６１１の近傍に配置された剥離部材としての剥離パッド６４と、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１５とを備えている。
定着ベルト６１０の幅は定着作用する記録用紙Ｐの幅（すなわち定着作用域の幅）より広く、この定着ベルト６１０を張架する定着ロール６１１と張架ロール６１２，６１３，６１４，６１５および剥離パッド６４の長さ（定着ベルト６１０の移動方向と直交する方向）は、これより所定量長く設定されている。

定着ベルト６１０は、所定幅で所定周長のフレキシブルなエンドレスベルトである。たとえば、厚さ８０μｍのポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層された厚さ２００μｍのシリコーンゴムからなる弾性体層と、さらに弾性体層上に被覆された厚さ３０μｍのテトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）チューブからなる剥離層とで構成されている。なお、この定着ベルト６１０の構成は、使用目的や使用条件等の装置設計条件に応じて、材質・厚さ・硬度等を適宜選択することができる。

定着ロール６１１は、たとえば、アルミニウム等によって形成された外径６５ｍｍ，厚さ１０ｍｍで所定長さの円筒状のハードロールである。ただし、定着ロール６１１は、この構成に限るものではなく、加圧ロール６２との間でニップ部Ｎを形成する際に、加圧ロール６２からの押圧力に対して殆ど変形を生じない充分にハードなロールとして機能する構成であればよい。また、その表面に金属磨耗を防止する保護層として、厚さ２００μｍのフッ素樹脂等を被覆しても良い。そして、定着ロール６１１は、図示しない駆動モータによって、図２中矢印Ｃ方向に回転駆動され、これによって定着ベルト６１０を周回駆動するようになっている。つまり、図示しない駆動モータが周回駆動手段である。その周速度は、たとえば２５０ｍｍ／ｓである。
定着ロール６１１の内部には、加熱手段としてハロゲンヒータ６１６ａが配設されている。このハロゲンヒータ６１６ａは、定着ロール６１１の表面に接触するように配置された温度センサ６１７ａの計測値に基づいて画像形成装置１の図示しない制御部によって制御され、これによって定着ロール６１１はその表面温度がたとえば１５０℃に加熱制御されるようになっている。

張架ロール６１２は、たとえば、アルミニウム等によって形成された外径３０ｍｍ，厚さ２ｍｍで所定長さの円筒状ロールであり、その内部には加熱源としてのハロゲンヒータ６１６ｂが配設されている。このハロゲンヒータ６１６ｂは、張架ロール６１２の表面に接触するように配置された温度センサ６１７ｂの計測値に基づいて画像形成装置１の図示しない制御部によって制御され、これによって張架ロール６１２はその表面温度がたとえば１９０℃に加熱制御されるようになっている。つまり、張架ロール６１２は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を内周面側から加熱する機能をも併せ持っている。
また、張架ロール６１２の両端部には定着ベルト６１０を外側に押圧するバネ部材（不図示）が配設され、定着ベルト６１０全体の張力を１５ｋｇｆに設定し、定着ベルト６１０の張力を幅方向に亘って均一としている。
さらに、この張架ロール６１２は、詳細は図示しないが、一方の端部の支点を中心として他端が定着ロール６１１に対して離接する方向に揺動可能に設けられており、その揺動によって定着ベルト６１０の蛇行を所定の範囲に規定する機能を有している。

張架ロール６１３は、たとえば、アルミニウム等によって形成された外径３０ｍｍ，厚さ２ｍｍで所定長さの円筒状ロールである。その表面にはたとえば厚さ２０μｍのフッ素樹脂からなる剥離層が形成されている。この剥離層は、定着ベルト６１０の外周面からの僅かなオフセットトナーや紙粉が張架ロール６１３に堆積するのを防止するために形成されるものである。
張架ロール６１３の内部には、加熱手段としてのハロゲンヒータ６１６ｃが配設されており、このハロゲンヒータ６１６ｃは、張架ロール６１３の表面に接触するように配置された温度センサ６１７ｃの計測値に基づいて画像形成装置１の図示しない制御部によって制御され、これによって張架ロール６１３はその表面温度がたとえば１９０℃に加熱制御されるようになっている。つまり、張架ロール６１３は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を外周面側から加熱する機能をも併せ持っている。したがって、本実施の形態では、定着ロール６１１と張架ロール６１２および張架ロール６１３とによって定着ベルト６１０を加熱する構成となっているものである。
張架ロール６１４は、アルミニウムによって所定径および長さに形成された円柱状ロールである。この張架ロール６１４は回転自在に支持されており、張架ロール６１２から定着ロール６１１に至る定着ベルト６１０の経路を規定している。

剥離パッド６４は、たとえばステンレス合金鋼（ＳＵＳ）等の金属や樹脂等の剛体によって、定着ロール６１１に対向する内側面６４ａと、定着ベルト６１０を加圧ロール６２に押圧する押圧面６４ｂと、押圧面６４ｂに対して所定の角度を有する外側面６４ｃと、上面６４ｄと、に囲まれた円弧状の断面形状に形成されている。
押圧面６４ｂは加圧ロール６２の外周面に略沿った円弧状となっており、この押圧面６４ｂと外側面６４ｃとの角部で定着ベルト６１０の進行方向を急激に変化させるようになっている。
また、定着ベルト６１０が摺動する押圧面６４ｂと外側面６４ｃには、摩擦係数が小さく耐熱性を有するフッ素樹脂等による樹脂シートが貼付またはコートが施されており、定着ベルト６１０の円滑な摺動を可能としている。

そして、剥離パッド６４は、その両端が定着ロール６１１の支持軸に揺動可能に嵌合した図示しないアームによって支持されて、加圧ロール６２が定着ベルトモジュール６１に圧接する領域（ロールニップ部Ｎ１）の下流側の、定着ベルト６１０の内側に、定着ロール６１１の軸方向全域に亘って配設されている。また、この剥離パッド６４は、スプリング等の図示しない付勢手段によって揺動付勢され、その押圧面６４ｂで定着ベルト６１０を加圧ロール６２に所定の荷重で押圧するように設けられている。これにより、詳しくは後述するが、たとえば、定着ベルト６１０の進行方向に沿って１２ｍｍの長さの剥離パッドニップ部Ｎ２を形成する。

張架ロール６１５は、たとえば、アルミニウム等によって外径１２ｍｍで所定の長さに形成された円柱状ロールである。そして、剥離パッド６４を通過した定着ベルト６１０が定着ロール６１１に向けて円滑に回動するように、剥離パッド６４の定着ベルト６１０の進行方向下流側近傍に配置されている。

加圧ロール６２は、たとえば、アルミニウム等によって外径４５ｍｍで所定の長さに形成された円柱状ロール６２１を基体とし、その周面に基体側から順に、たとえばゴム硬度３０°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムからなる厚さ１０ｍｍの弾性層６２２と、膜厚１５０μｍのＰＦＡチューブからなる剥離材層６２３とが積層されて成るソフトロールである。そして、加圧ロール６２は、定着ベルトモジュール６１に押圧されるように設置され、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１の回転に伴って従動し、図２中矢印Ｅ方向に回転する。

排紙ガイド７０は、その先端を定着ベルト６１０に近接させて、所定角度で設けられている。そして、剥離パッド６４に沿うことで経路が急変した定着ベルト６１０から剥離した記録用紙Ｐの先端を捕捉し、その剥離を促進させると共に移動方向を案内して排紙通路６５に導くようになっている。

つぎに、本実施の形態の特徴部分であるニップ部Ｎについて詳細に説明する。
熱定着では、所定の温度でトナーを所定時間加熱することで、トナー像を記録媒体（記録用紙Ｐ）に定着させる。従って、定着ベルト６１０の温度と、記録用紙Ｐの通過速度とによって、必要なニップ部Ｎの長さが決まる。
ニップ部Ｎは、前述のごとく、ロールニップ部Ｎ１と剥離パッドニップ部Ｎ２とによって構成されており、それらの記録用紙Ｐの移動方向における長さは、ロールニップ部Ｎ１より剥離パッドニップ部Ｎ２の方が長く設定されている。

すなわち、ニップ部Ｎの長さは、
ニップ部Ｎ＝ロールニップ部Ｎ１＋剥離パッドニップ部Ｎ２
であって、
ロールニップ部Ｎ１≦剥離パッドニップ部Ｎ２
に設定されている。
たとえば、ニップ部Ｎの全長が２０ｍｍの場合、
ロールニップ部Ｎ１＝８ｍｍ
剥離パッドニップ部Ｎ２＝１２ｍｍ
に設定される。

また、ニップ部Ｎ（ロールニップ部Ｎ１と剥離パッドニップ部Ｎ２）におけるニップ圧（加圧ロール６２と定着ベルト６１０の圧接力）は、記録用紙Ｐに含まれる水分（水蒸気）が加熱によって気化することによる画像不具合を抑えることのできる荷重以上とする。
ここで、定着ロール６１１は、前述のごとく図示しない駆動モータによって回転駆動され、この回転によって定着ベルト６１０が周回駆動され、さらに加圧ロール６２が回転駆動される。つまり、加圧ロール６２によって定着ベルト６１０が定着ロール６１１に押圧されることによる定着ベルト６１０の内面と定着ロール６１１の外周面との間に生ずる摩擦力で、定着ロール６１１の回転力が定着ベルト６１０に伝達されて定着ベルト６１０が周回駆動される。一方、定着ベルト６１０の内面と剥離パッド６４の押圧面６４ｂとの間に生ずる摩擦力は、定着ベルト６１０の周回抵抗となる。
このため、ロールニップ部Ｎ１の摩擦力が、剥離パッドニップ部Ｎ２の摩擦力より充分に大きくなるように構成する。

摩擦力は、荷重（圧接力）に摩擦係数を乗じて算出される。従って、ロールニップ部Ｎ１のニップ圧と摩擦係数とを、剥離パッドニップ部Ｎ２より大きく設定すれば良いことになる。
このため、定着ベルト６１０に対する各摩擦係数：μを、
定着ロール６１１のμ＞剥離パッド６４のμ
に設定する。
すなわち、剥離パッド６４の押圧面６４ｂと外側面６４ｃはフッ素樹脂の貼り付け又はコートによって低摩擦係数とし、定着ロール６１１の周面は金属表面のまま高摩擦係数に仕上げれば良い。たとえば、定着ロール６１１の周面をアルミ地とすれば、ポリイミド樹脂で形成された定着ベルト６１０との間の乾燥時における静摩擦係数および動摩擦係数はいずれもμ＝１程度である。これに対して、フッ素樹脂と定着ベルト６１０との間の乾燥時における静摩擦係数および動摩擦係数はいずれもμ＝０．０４程度である。これにより、摩擦係数に大きな差が得られる。
また、定着ロール６１１の周面に剥離層としてフッ素樹脂等によるコーティングを行っても、剥離パッド６４の押圧面６４ｂと外側面６４ｃとに施されたフッ素樹脂等による樹脂シートの貼付またはコートとの間に、その素材や構成によって摩擦係数に差を付ければ良い。

さらに、ロールニップ部Ｎ１と剥離パッドニップ部Ｎ２の各ニップ圧（総荷重）を、
ロールニップ部Ｎ１のニップ圧：Ｐ１＞剥離パッドニップ部Ｎ２のニップ圧：Ｐ２
に設定する。
たとえば、
ロールニップ部Ｎ１の面圧＝３ｋｇｆ／ｃｍ^２
剥離パッドニップ部Ｎ２の面圧＝１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２
とすれば、
ロールニップ部Ｎ１＝８ｍｍ
剥離パッドニップ部Ｎ２＝１２ｍｍ
で、記録用紙Ｐの幅方向におけるニップ部Ｎの長さを３６０ｍｍとした場合、
ロールニップ部Ｎ１のニップ圧：Ｐ１＝８６．４ｋｇｆ
剥離パッドニップ部Ｎ２のニップ圧：Ｐ２＝６４．８ｋｇｆ
に設定することができる。
ロールニップ部Ｎ１のニップ圧Ｐ１は、定着ロール６１１（定着ベルトモジュール６１）に対する加圧ロール６２の加圧によって調整され、剥離パッドニップ部Ｎ２のニップ圧Ｐ２は、加圧ロール６２に対する剥離パッド６４の加圧によって調整される。このため、それぞれ独立して調整が可能である。
このような設定により、定着ロール６１１のμ＝１、剥離パッド６４のμ＝０．０４として、
ロールニップ部Ｎ１の摩擦力＝１×８６．４＝８６．４ｋｇｆ
剥離パッドニップ部Ｎ２の摩擦力＝０．０４×６４．８＝２．６ｋｇｆ
となって、定着ベルト６１０の摺動抵抗となる剥離パッドニップ部Ｎ２の摩擦力に対して、定着ベルト６１０に駆動力を伝達するロールニップ部Ｎ１の摩擦力を充分大きく設定することができるものである。

そして、上記のごとき構成の定着装置６０は、下記のようにして定着作用を行う。
すなわち、画像形成装置１の二次転写部２０（図１参照）において未定着トナー像が静電転写されて、記録用紙搬送機構５０によって図２中矢印Ｆで示す方向に搬送される記録用紙Ｐを、ニップ部Ｎを通過させて、ここで作用する主に熱によってトナー像を記録用紙Ｐに定着させる。
このとき、ニップ部Ｎに作用する熱は、主として定着ベルト６１０によって供給される。定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ａから定着ロール６１１を通じて供給される熱と、張架ロール６１２の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ｂから張架ロール６１２を通じて供給される熱と、張架ロール６１３の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ｃから張架ロール６１３を通じて供給される熱とによって加熱される。そのため、主に張架ロール６１２および張架ロール６１３から適切かつ速やかに定着ベルト６１０に熱エネルギーを補給することができるので、ニップ部Ｎにおいては、プロセススピードがたとえば２５０ｍｍ／ｓという高速であっても充分な熱量を確保することができる。

ロールニップ部Ｎ１を形成する一方の定着ロール６１１は前述のごとくハードロールであり、他方の加圧ロール６２はその周面に弾性層６２２を備えるソフトロールである。このため、ロールニップ部Ｎ１は、専ら加圧ロール６２の弾性層６２２の変形によって形成され、定着ベルト６１０がラップしている定着ロール６１１は殆ど変形しない。その結果、定着ロール６１１の表面に沿って周回する定着ベルト６１０の周回半径は変化しない。このため、定着ベルト６１０はその進行速度を一定に維持してロールニップ部Ｎ１を通過することができ、その通過の際に記録用紙Ｐにシワや歪みを生ずることがない。その結果、表面側（定着ベルト６１０と接している側）の定着画像の画像乱れが抑制され、良質の定着画像を安定的に提供することができる。

一方、裏面側が接触する加圧ロール６２は、その周面の弾性層６２２が定着ロール６１１の周面に倣った形状に弾性変形する。その際、変形部には周面（表面）に引っ張り力が作用して伸長変形する。その結果、記録用紙Ｐがロールニップ部Ｎ１を通過する際には、記録用紙Ｐの加圧ロール６２に接した面（裏面）と、加圧ロール６２の周面との間に、微妙な相対移動（ズレ）が生ずる。
このため、記録用紙Ｐの両面に画像形成する場合であって、裏面側に画像が形成されている（同一の記録用紙Ｐに対して二度目の画像形成を行う）際には、記録用紙Ｐの加圧ロール６２と接した面にはすでに定着された画像があり、この既定着の画像も昇温によってトナーが軟化することとなって、加圧ロール６２の周面とのズレによって画像に乱れを生ずる虞がある。

本実施の形態では、ロールニップ部Ｎ１より剥離パッドニップ部Ｎ２が長く設定されている。このため、ニップ部Ｎの全体の長さから考えると、加圧ロール６２の弾性層６２２の変形量は小さく、記録用紙Ｐの加圧ロール６２に接した面と加圧ロール６２との間のズレを極めて小さく抑えることができ、画像乱れを抑制することができる。
なお、加圧ロール６２との間で剥離パッドニップ部Ｎ２を形成する剥離パッド６４の押圧面６４ｂは、加圧ロール６２の外周面に略沿った円弧状に形成されているため、剥離パッドニップ部Ｎ２において加圧ロール６２の弾性層６２２は弾性変形するものの、通過する記録用紙Ｐの加圧ロール６２に接した面と加圧ロール６２との間のズレは抑えることができる。

また、ロールニップ部Ｎ１のニップ圧と摩擦係数とが、剥離パッドニップ部Ｎ２より大きく設定されてロールニップ部Ｎ１の摩擦力が剥離パッドニップ部Ｎ２より大きく、定着ロール６１１の回転によって定着ベルト６１０を安定して周回駆動することができる。

ここで、定着ロール６１１の加圧ロール６２への食い込み量を一定として考えると、定着ロール６１１および加圧ロール６２の外径が大きい程、両者によって形成されるニップ（ロールニップ部Ｎ１）の長さが大きくなる。同一のニップ長さで考えると、定着ロール６１１および加圧ロール６２の外径が大きい程、食い込み量は小さくて良いこととなり、従って、加圧ロール６２の変形は少なくなる。
この逆に、定着ロール６１１および加圧ロール６２の外径を小さくしてニップ長さを維持しようとすると、加圧ロール６２の変形が相対的に大きくなって、記録用紙Ｐの加圧ロール６２に接した面と加圧ロール６２との間のズレに起因する画像乱れも大きくなってしまう。
本構成では、ニップ部Ｎ全体の長さに対してロールニップ部Ｎ１の長さの占める割合が小さく絶対的な長さが短いため、定着ロール６１１および加圧ロール６２の外径による影響が少なく、従って、定着ロール６１１および加圧ロール６２の外径を小さくして定着装置６０全体を小型軽量に構成することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更可能なものである。
たとえば、上記実施の形態は定着ロール６１１の回転によって定着ベルト６１０を周回駆動するが、これに加えて加圧ロール６２を回転駆動したり、加圧ロール６２のみの回転によって定着ベルト６１０を周回駆動するように構成しても良いものである。これにより、加圧ロール６２はニップ部Ｎの全域で定着ベルト６１０に接触しているため、定着ベルト６１０を安定して駆動することができる。

本実施の形態を適用した画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の概略構成を示す断面図である。 ニップ部近傍の拡大断面図である。

符号の説明

１…画像形成装置、５３…反転供給経路（反転供給機構）、６０…定着装置、６１０…定着ベルト（定着ベルト部材）、６１１…定着ロール（定着ロール部材）、６２…加圧ロール（加圧ロール部材）、６２２…弾性層、６４…剥離パッド（剥離部材）、Ｎ…ニップ部（加圧域）、Ｎ１…ロールニップ部（第１の加圧域）、Ｎ２…剥離パッドニップ部（第２の加圧域）、Ｐ…記録用紙（記録媒体）

Claims (5)

1. 記録媒体上に転写されたトナー像を当該記録媒体上に定着する定着装置であって、
   周回して定着作用を行う定着ベルト部材と、
   前記定着ベルト部材を張架する定着ロール部材と、
   前記定着ロール部材に隣接して設けられ当該定着ベルト部材の曲率を変化させて当該定着ベルト部材から前記記録媒体を剥離させる剥離部材と、
   表面に弾性層を有し前記定着ベルト部材を前記定着ロール部材と前記剥離部材とに押圧して当該定着ベルト部材との間に加圧域を形成する加圧ロール部材と、
   前記定着ベルト部材を周回駆動する周回駆動手段と、を備え、
   前記加圧域は、前記定着ロール部材によって形成される第１の加圧域と、前記剥離部材によって形成される第２の加圧域とから成り、
   前記第２の加圧域の前記定着ベルト部材の移動方向における長さは、前記第１の加圧域の前記定着ベルト部材の移動方向における長さ以上に設定されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記周回駆動手段は前記定着ロール部材を回転駆動し、
   前記定着ロール部材の表面の摩擦係数は、前記剥離部材の前記加圧域を形成する部位の表面の摩擦係数より大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記周回駆動手段は前記定着ロール部材を回転駆動し、
   前記定着ロール部材によって形成される前記第１の加圧域の総荷重は、前記剥離部材によって形成される前記第２の加圧域の総荷重より大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記周回駆動手段は、前記加圧ロール部材を回転駆動することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記記録媒体上に転写されたトナー像を当該記録媒体上に定着する定着装置と、
   前記定着装置によってトナー像が定着された前記記録媒体を表裏反転させて前記トナー像形成手段に再度供給する反転供給機構と、
   を備えて構成され、
   前記定着装置は、
   周回して定着作用を行う定着ベルト部材と、
   前記定着ベルト部材を張架する定着ロール部材と、
   前記定着ロール部材に隣接して設けられ前記定着ベルト部材の曲率を変化させて当該定着ベルト部材から前記記録媒体を剥離させる剥離部材と、
   表面に弾性層を有し前記定着ベルト部材を前記定着ロール部材と前記剥離部材とに押圧して当該定着ベルト部材との間に加圧域を形成する加圧ロール部材と、
   前記定着ベルト部材を周回駆動する周回駆動手段と、
   を備え、
   前記加圧域は、前記定着ロール部材によって形成される第１の加圧域と、前記剥離部材によって形成される第２の加圧域とから成り、
   前記第２の加圧域の前記定着ベルト部材の移動方向における長さは、前記第１の加圧域の前記定着ベルト部材の移動方向における長さ以上に設定されていることを特徴とする画像形成装置。

Images